同步降压型直流对直流转换器及其方法技术

一种同步降压型直流对直流转换器及其方法，该同步降压直流对直流转换器包括一信号输出端、一输出级电路、一第一比较器、一闩锁器、一控制逻辑电路、一驱动电路以及一导通时间控制电路。输出级电路连接信号输出端，并根据输入电压提供输出电压至信号输出端。第一比较器接收相关于输出电压的反馈电压信号与参考电压信号并输出控制电压信号。闩锁器接收控制电压信号与计时信号并输出导通使能信号。控制逻辑电路接收导通使能信号并输出导通控制信号。驱动电路根据导通控制信号控制输出级电路的充放电时间。导通时间控制电路接收导通控制信号与输入电压并输出计时信号。其中，计时信号相关于输出级电路的占空比。本发明专利技术还公开了其转换方法。

【技术实现步骤摘要】
同步降压型直流对直流转换器及其方法
本专利技术涉及一种直流对直流(DC-DC)转换器，特别是一种同步降压型直流对直流转换器及其方法。
技术介绍
在电源管理领域，同步降压型直流对直流(DC-DC)转换器有多种控制模式。当采用恒定导通时间控制模式时，DC-DC变换器可以直接由输出电压中的纹波来控制，不需要专门的脉冲宽度调变(PulseWidthModulation，PWM)信号产生电路，也不需要环路补偿网络，极大地简化了采用DC-DC转换器的电源系统的结构，改善了电源系统在宽范围的负载和输出电容情况下的瞬态回应，同时也提高了电源系统的可靠性。在传统的恒定导通时间控制模式的同步降压型DC-DC转换器的典型拓扑结构中，通常将输出电压作为阈值电压与计时器电容两端电压进行比较以产生计时信号，然后根据计时信号与控制电压信号控制功率晶体管的导通时间，从而稳定输出电压。现有恒定导通时间控制技术中，由于功率晶体管自身导通电阻的影响，功率晶体管的开关周期也随负载电流变化，影响了DC-DC转换器的工作状态和性能，限制了DC-DC转换器的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种同步降压型直流对直流(DC-DC)转换器及其方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种同步降压直流对直流转换器，其包括一信号输出端、一输出级电路、一第一比较器、一闩锁器、一控制逻辑电路、一驱动电路以及一导通时间控制电路。输出级电路连接信号输出端，并根据输入电压提供输出电压至信号输出端。第一比较器接收相关于输出电压的反馈电压信号与参考电压信号并输出控制电压信号。闩锁器接收控制电压信号与计时信号并输出导通使能信号。控制逻辑电路接收导通使能信号并输出导通控制信号。驱动电路根据导通控制信号控制输出级电路的充放电时间。导通时间控制电路接收导通控制信号与输入电压并输出计时信号。其中，计时信号相关于输出级电路的占空比。为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种同步降压直流对直流转换方法，其包括：利用第一开关电路基于输入电压对电感进行充放电以提供输出电压、根据导通控制信号控制第一开关电路的开关、比较相关于输出电压的反馈电压信号与参考电压信号以产生控制电压信号、闩锁控制控制电压信号与计时信号以输出导通使能信号、逻辑处理导通使能信号以输出导通控制信号、以及根据导通控制信号与输入电压产生计时信号。其中，计时信号相关于第一开关电路的占空比。本专利技术的技术效果在于：根据本专利技术的同步降压型DC-DC转换器及其方法能使开关周期不随负载电流变化，进而改善转换器的性能并扩大转换器的应用范围。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1为恒定导通时间控制模式的同步降压型直流对直流(DC-DC)转换器的结构示意图；图2为本专利技术一实施例的同步降压型DC-DC转换器的结构示意图；图3为图2中的阈值电压产生电路的一实施例的电路示意图；图4为图2中的阈值电压产生电路的另一实施例的电路示意图；图5为图2中的计时器电路的一实施例的电路示意图；图6为图2、3及5中相关信号的时序图。其中，附图标记1计时器电路2第一比较器3闩锁器4控制逻辑电路5驱动电路6输出级电路601第一开关电路7反馈电路1’导通时间控制电路101计时器电路102阈值电压产生电路VIN/R充电电流信号Vout输出电压Tout计时信号VREF参考电压信号VFB反馈电压信号PUMP控制电压信号S设定端R重置端Q输出端TON导通致能信号HSON导通控制信号LSON导通控制信号DRVH栅极控制信号DRVL栅极控制信号VIN输入电压GND地端MP1P型金氧半晶体管MN1N型金氧半晶体管SW接点L电感CL电容RL负载电阻RF1第一反馈电阻RF2第二反馈电阻D*VIN*k阈值电压信号R11充电电路F12低通滤波器R12电阻R14电阻R16电阻C12电容INV12非门OR12或门MP12PMOS晶体管MN12NMOS晶体管MN14NMOS晶体管SVIN接点P11第二比较器C11电容K11开关元件VA端电压VIN/R充电电流信号具体实施方式下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作具体的描述：图1为恒定导通时间控制模式的同步降压型直流对直流(DC-DC)转换器的结构示意图。恒定导通时间控制模式的同步降压型DC-DC转换器包括：计时器电路1、第一比较器2、闩锁器3、控制逻辑电路4、驱动电路5、输出级电路6以及反馈电路7。计时器电路1的第一输入端连接电源端(其用以提供输入电压VIN)，并且计时器电路1的第二输入端连接信号输出端(其用以提供输出电压Vout)。计时器电路1的输出端连接闩锁器3的重置端R。第一比较器2的正输入端输入参考电压信号VREF，并且第一比较器2的负输入端连接反馈电路7的反馈端。第一比较器2的输出端连接闩锁器的设定端S。闩锁器3的输出端Q连接控制逻辑电路4的输入端。控制逻辑电路4的第一输出端连接驱动电路5的第一输入端，并且控制逻辑电路4的第二输出端连接驱动电路5的第二输入端。驱动电路5的第一输出端连接输出级电路6的第一控制端，并且驱动电路5的第二输出端连接输出级电路6的第二控制端。输出级电路6的输入端连接电源端，而输出级电路6的输出端连接信号输出端。反馈电路7连接在信号输出端与地端GND之间。其中，输出级电路6包括开关电路(以下称之为第一开关电路601)以及电感L。第一开关电路601的输入端(即，输出级电路6的输入端)连接电源端，并且第一开关电路601的输出端连接电感L的第一端。电感L的第二端为输出级电路6的输出端，且其连接信号输出端。第一开关电路601的第一控制端(即，输出级电路6的第一控制端)接收来自驱动电路5的栅极控制信号DRVH，而第一开关电路601的第二控制端(即，输出级电路6的第二控制端)接收来自驱动电路5的栅极控制信号DRVL。第一开关电路601根据栅极控制信号DRVH与栅极控制信号DRVL控制电流(电感L)的充放电时间，进而输出级电路6的输出端能输出一个稳定的直流输出电压Vout。计时器电路1根据输入电压VIN与输出电压Vout输出周期性的计时信号Tout。第一比较器2输出控制电压信号PUMP，并且此控制电压信号PUMP为反馈电压信号VFB和参考电压信号VREF之间比较后产生的数位信号。闩锁器3闩锁控制电压信号PUMP和计时信号Tout，并据以输出第一开关电路的导通致能信号TON。控制逻辑电路4接收闩锁器3输出的导通致能信号TON，经逻辑处理后输出第一开关电路的导通控制信号HSON和导通控制信号LSON。驱动电路5的第一输入端接收导通控制信号HSON，并且驱动电路5的第二输入端接收导通控制信号LSON。驱动电路5根据导通控制信号HSON与导通控制信号LSON产生对应的栅极控制信号DRVH与栅极控制信号DRVL。驱动电路5的第一输出端输出栅极控制信号DRVH，而驱动电路5的第二输出端输出栅极控制信号DRVL。在一些实施例中，输出级电路6还包括电容CL。电感L的第二端还连接电容CL的第一端，并且电容CL的第二端则连接地端GND。于此，电感L和电容CL的连接端为输出级电路6的输出端，且其连接信号输出端。电感L与电容CL构成LC平流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步降压型直流对直流转换器，其特征在于，包括：一信号输出端，输出一输出电压；一输出级电路，连接该信号输出端，根据一输入电压提供该输出电压；一第一比较器，接收一反馈电压信号与一参考电压信号并输出一控制电压信号，其中该反馈电压信号相关于该输出电压；一闩锁器，接收该控制电压信号与一计时信号并输出一导通使能信号；一控制逻辑电路，接收该导通使能信号并输出一导通控制信号；一驱动电路，根据该导通控制信号控制该输出级电路的充放电时间；以及一导通时间控制电路，接收该导通控制信号与该输入电压并输出该计时信号，其中该计时信号相关于该输出级电路的一占空比。

【技术特征摘要】
1.一种同步降压型直流对直流转换器，其特征在于，包括：一信号输出端，输出一输出电压；一输出级电路，连接该信号输出端，根据一输入电压提供该输出电压；一第一比较器，接收一反馈电压信号与一参考电压信号并输出一控制电压信号，其中该反馈电压信号相关于该输出电压；一闩锁器，接收该控制电压信号与一计时信号并输出一导通使能信号；一控制逻辑电路，接收该导通使能信号并输出一导通控制信号；一驱动电路，根据该导通控制信号控制该输出级电路的充放电时间；以及一导通时间控制电路，接收该导通控制信号与该输入电压并输出该计时信号，其中该计时信号相关于该输出级电路的一占空比。2.如权利要求1所述的同步降压型直流对直流转换器，其特征在于，该计时信号的计时周期正比于该占空比。3.如权利要求1所述的同步降压型直流对直流转换器，其特征在于，该导通时间控制电路包括：一阈值电压产生电路，接收该导通控制信号并输出一阈值电压信号，其中该阈值电压信号与该占空比成比例；以及一计时器电路，接收该阈值电压信号与该输入电压并输出该计时信号。4.如权利要求3所述的同步降压型直流对直流转换器，其特征在于，该阈值电压产生电路包括：一开关电路，受控于该导通控制信号；以及一低通滤波器，经由该开关电路连接该输入电压并输出该阈值电压信号。5.如权利要求3所述的同步降压型直流对直流转换器，其特征在于，该阈值电压产生电路包括：一开关电路，受控于该导通控制信号；一比例电路，耦接该开关电路，受控于该导通控制信号，经由该开关电路连接该输入电压并提供一比例因子；以及一低通滤波器，耦接该比例电路，从该比例电路接收具有该比例因子的该输入电压并输出该阈值电压信号。6.如权利要求3所述的同步降压型直流对直流转换器，其特征在于，该计时器电路包括：一电阻，接收该输入电压并根据该输入电压提供一充电电流信号；一电容，该电容连接在该电阻与地端之间，接收该充电电流信号；一开关元件，与该电容并联；以及一第二比较器，接收该电容的该第一端的端电压与该阈值电压信号并输出该计时信号。7.如权利要求3所述的同步降压型直流对直流转换器，其特征在于，该阈值电压信号与该占空比成正比。8.如权利要求1所述的同步降压型直流对直流转换器，其特征在于，该输出级电路包括：一电感；以及一开关电路，在该驱动电路的控制下提供在该输入电压与该电感的第一端之间的一充电路径和在该电感的第一端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：席小玉，孟庆达，
申请(专利权)人：来颉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71